G10: Enabling An Efficient Unified GPU Memory and Storage Architecture with Smart Tensor Migrations

计算机科学 可扩展性 并行计算 深度学习 内存管理 交错存储器 内存映射 编译程序 计算机体系结构 记忆模型 平面存储模型 计算机硬件 半导体存储器 共享内存 操作系统 人工智能
作者
Haoyang Zhang,Yuanyuan Zhou,Xue Yang,Yiqi Liu,Jian Huang
出处
期刊:Cornell University - arXiv
标识
DOI:10.1145/3613424.3614309
摘要

To break the GPU memory wall for scaling deep learning workloads, a variety of architecture and system techniques have been proposed recently. Their typical approaches include memory extension with flash memory and direct storage access. However, these techniques still suffer from suboptimal performance and introduce complexity to the GPU memory management, making them hard to meet the scalability requirement of deep learning workloads today. In this paper, we present a unified GPU memory and storage architecture named G10 driven by the fact that the tensor behaviors of deep learning workloads are highly predictable. G10 integrates the host memory, GPU memory, and flash memory into a unified memory space, to scale the GPU memory capacity while enabling transparent data migrations. Based on this unified GPU memory and storage architecture, G10 utilizes compiler techniques to characterize the tensor behaviors in deep learning workloads. Therefore, it can schedule data migrations in advance by considering the available bandwidth of flash memory and host memory. The cooperative mechanism between deep learning compilers and the unified memory architecture enables G10 to hide data transfer overheads in a transparent manner. We implement G10 based on an open-source GPU simulator. Our experiments demonstrate that G10 outperforms state-of-the-art GPU memory solutions by up to 1.75$\times$, without code modifications to deep learning workloads. With the smart data migration mechanism, G10 can reach 90.3\% of the performance of the ideal case assuming unlimited GPU memory.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
leaolf应助科研通管家采纳,获得20
刚刚
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
长毛小狮子完成签到,获得积分10
刚刚
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
chenhuiwan应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
科研通AI6应助科研通管家采纳,获得10
刚刚
路冰完成签到,获得积分10
刚刚
情怀应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
着急的诗兰完成签到,获得积分10
1秒前
bernie1023发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
科研通AI2S应助zhhl2006采纳,获得10
1秒前
儒雅的蜜粉完成签到,获得积分10
1秒前
咔咔完成签到,获得积分10
2秒前
knight完成签到,获得积分10
2秒前
杨知意发布了新的文献求助150
3秒前
波波发布了新的文献求助10
4秒前
moon完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
小二郎应助DRHSK采纳,获得10
5秒前
WANGJD发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
露露露完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
小黑子fanfan完成签到,获得积分10
7秒前
小二郎应助dyd采纳,获得10
7秒前
玲玲完成签到,获得积分10
8秒前
TTYYI完成签到 ,获得积分10
8秒前
122319完成签到 ,获得积分10
8秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
8秒前
song发布了新的文献求助10
8秒前
Maestro_S应助jyyg采纳,获得10
8秒前
9秒前
asd_1发布了新的文献求助10
10秒前
单纯板栗发布了新的文献求助10
12秒前
浮游应助Raye采纳,获得10
12秒前
波波完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
夜尽天明应助琪哒采纳,获得10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
计划经济时代的工厂管理与工人状况(1949-1966)——以郑州市国营工厂为例 500
INQUIRY-BASED PEDAGOGY TO SUPPORT STEM LEARNING AND 21ST CENTURY SKILLS: PREPARING NEW TEACHERS TO IMPLEMENT PROJECT AND PROBLEM-BASED LEARNING 500
The Pedagogical Leadership in the Early Years (PLEY) Quality Rating Scale 410
Modern Britain, 1750 to the Present (第2版) 300
Writing to the Rhythm of Labor Cultural Politics of the Chinese Revolution, 1942–1976 300
Lightning Wires: The Telegraph and China's Technological Modernization, 1860-1890 250
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 催化作用 遗传学 冶金 电极 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4600144
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4010398
关于积分的说明 12416277
捐赠科研通 3690163
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2034179
邀请新用户注册赠送积分活动 1067543
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 952426